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1. 数据库三大范式🙊

1）范式

必须保证数据库设计的合理性

数据库设计关系整个系统的架构，关系到后续开发效率和运行效率

数据库的设计主要包含了设计表结构和表之间的联系

什么是合理的数据库 ？

结构合理

冗余较小

尽量避免插入删除时修改异常

如何才能保证数据库设计水平

遵循一定的规则

在关系型数据库中这种规则就称为 范式。

• 什么是范式（NF= NormalForm）

范式是符合某一种设计要求的总结。

要想设计一个结构合理的关系型数据库，必须满足一定的范式。

2）范式分类

第一范式

• 第二范式

• 第三范式

• 各个范式是依次嵌套包含的

• 范式越高，设计质量越高，在现实设计中也越难实现

• 一般数据库设计，只要达到第三范式，即可避免异常的出现

3）第一范式

要求

最基本的范式

第一范式要求数据库表的每一列都是不可分割的基本数据项，同一列中不能有多个值

简单来说就是要确保数据的原子性。

第一范式的合理遵循需要根据系统的实际需求来定

• 示例

用户表（用户名，家庭地址）

用户表（用户名，省，城市，详细地址）

系（系名称，系主任，系高级职 称人数）

系（系名称，系主任，系教授人数，系副教授人数）

比方说学生信息：

又比方说用户地址栏，一般情况下我们用一个varchar列来表示，其中值如下

如果有相应的业务要求，这个字段就可以按第一范式进行拆分，这样在针对地址进行检索时更加精确方便

若某一列有多个值，可以将该列单独拆分成一个实体，新实体和原实体间是一对多的关系。

比如：学生选课

张三选了计算机、高数、英语三门课。使用一个字段存放，这就违反了范式。

应该设计学生选课表，并对学生信息表产生1对多的关联

在任何一个关系数据库中，第一范式（1NF）是对关系模式的基本要求，不满足第一范式（1NF）的数据库就不是关系数据库。

4）第二范式

要求

第二范式需要确保数据库表中的每一列都和主键相关，而不能只有一部分和主键相关（主要针对联合主键而言）。

即在一个数据库表中只能保存一种数据，不可以把多种数据保存到同一张表中。

实例

学号和课程编号作为联合主键

课程名称只依赖于课程编号，而和学号没有关系

解决

提取出学生表

提取成课程表

提取选课表，存放选课记录

学生表 选课表 课程表

5）第三范式

要求

第三范式确保数据表中的每一列数据都与主键相关，而不能间接相关。

属性不依赖其他非主属性.

示例1：学生班级表

完善之后的方案：

示例2: 订单明细表

完善之后的方案：分割成图书表和订单表两种表

6）范式的优缺点

优点

结构合理

冗余较小

尽量避免插入删除修改异常

• 缺点

性能降低

多表查询比单表查询速度慢

数据库的设计应该根据当前情况和需求做出灵活的处理。

在实际设计中，要整体遵循范式理论。

如果在某些特定的情况下还死死遵循范式也是不可取的，因为可能降低数据库的效率，此时可以适当增加冗余而提高性能。

• 示例：

比如经常购物车条目的中除了条目编号，商品编号，商品数量外，可以增加经常使用的商品名称，商品价格等

图书表

订单表中增加冗余列图书名称、价格，以空间换时间。

7）总结

范式是指导数据库设计的规范化原则，可以保证数据库的设计质量。

第一范式 ： 字段不能再分。

第二范式 ： 不存在局部依赖（要和主键相关）。

第三范式： 不包含传递依赖（间接依赖）。

使用范式可以减少冗余，但是会降低性能。

特定的表可以违反第三范式，但是可以增加其性能。

2. ER图与实体🍢

ER图是我们建立概念数据模型的工具

数据模型是现实世界中数据特征的抽象。数据模型应该满足三个方面的要求：

01 能够比较真实地模拟现实世界

02 容易为人所理解

03 便于计算机实现

概念数据模型也称信息模型，它以实体－联系(Entity-RelationShip,简称E-R)理论为基础，并对这一理论进行了扩充。它从用户的观点出发对信息进行建模，主要用于数据库的概念级设计。

ER图图例

ER图分为实体、属性、关系三个核心部分。实体是长方形体现，而属性则是椭圆形，关系为菱形。

ER图的**实体（entity）**即数据模型中的数据对象，例如人、学生、音乐都可以作为一个数据对象，用长方体来表示，每个实体都有自己的实体成员（entity member）或者说实体对象（entity instance），例如学生实体里包括张三、李四等，实体成员（entity member）/实体实例（entity instance） 不需要出现在ER图中。

ER图的**属性（attribute）**即数据对象所具有的属性，例如学生具有姓名、学号、年级等属性，属性分为唯一属性（ unique attribute）和非唯一属性，唯一属性指的是唯一可用来标识该实体实例或者成员的属性，用下划线表示，一般来讲实体都至少有一个唯一属性。

ER图的**关系（relationship）**用来表现数据对象与数据对象之间的联系，例如学生的实体和成绩表的实体之间有一定的联系，每个学生都有自己的成绩表，这就是一种关系。

ER图中关联关系有三种：

1对1（1:1） ：1对1关系是指对于实体集A与实体集B，A中的每一个实体至多与B中一个实体有关系；反之，在实体集B中的每个实体至多与实体集A中一个实体有关系。

1对多（1:N） ：1对多关系是指实体集A与实体集B中至少有N(N>0)个实体有关系；并且实体集B中每一个实体至多与实体集A中一个实体有关系。

多对多（M:N） ：多对多关系是指实体集A中的每一个实体与实体集B中至少有M(M>0)个实体有关系，并且实体集B中的每一个实体与实体集A中的至少N（N>0）个实体有关系。

ER的实 实体还会细分为弱实体和强实体：

弱实体：一个实体必须依赖于另一个实体存在，那么前者是弱实体，后者是强实体，弱实体必须依赖强实体存在，例如上图的学生实体和成绩单实体，成绩单依赖于学生实体而存在，因此学生是强实体，而成绩单是弱实体。

弱实体和强实体的联系必然只有1：N或者1：1，这是由于弱实体完全依赖于强实体，强实体不存在，那么弱实体就不存在，所以弱实体是完全参与联系的，因此弱实体与联系之间的联系也是用的双线菱形。

**复合实体：**复合实体也称联合实体或桥接实体，常常用于实现两个或多个实体间的M：N联系，它由每个关联实体的主玛组成，用长方体内加一个菱形来表示。

下图就是一个典型的复合实体，因为只是举例，相对粗糙，用户和商品两个实体是M：N的关系，中间又订单这个实体联系，因此订单这个实体是一个复合实体，同时如果用户 实体不存在，就没有订单实体的存在，因此对于用户实体来讲订单是弱实体，同理商品实体如果不存在，同样不存在订单实体，因此对商品实体而言订单是弱实体，具体如图：

ER物理模型与数据建模

上面说的原生ER图，主要用于模型分析，实际上我们更常用的ER图的物理模型。

这里是一个在线免费ER图绘制网站，https://www.freedgo.com/erd-index.html，我们用这个工具来讲解一下ER图的分析绘制、及导出成SQL的过程。

进入页面，可以点击“格式”按钮，展现图例菜单。

我们可以选择实体关系/MySQL下的图标来完成学生班级课程模型模型。